科创中国

为了解决已有技术存在的不足，本发明提出一种适用于压铸的高强高导热镁合金及其制备方法。添加少量的Al、Mn、Be元素以优化铸造性能，添加的Y元素具有特殊的核外电子排布，且在Mg基体中具有较大的极限固溶度，为12.47％(质量分数)，并且与Mg的原子半径差存在明显差异，可以起到良好的固溶强化作用，固溶强化效率远远高于Al元素。添加较高的Zn元素可以提高铸造性能，并在晶内和Mg、Y生成Mg12ZnY相，通过晶界Mg12ZnY相的连通而分散Mg基体的受力，使合金获得较高的力学性能。Mg-Zn-Y系合金的时效序列：SSSS→β″(D019)→β′(cbco)→β1(FCC)→β(FCC)。其中，底心正交结构的β′相是一种片状的棱柱面析出相，可显著阻碍基面位错的运动，在镁合金中发挥析出强化和弥散强化的作用。

本发明提供了一种高强高导热压铸镁合金及其制备方法，所述镁合金包括以下质量百分含量的各组分：Zn：16～21％，Y：0.01～1.0％，Al＜1.0％，Mn＜0.3％，Be＜0.1％，不可避免杂质总量＜0.15％，余量为Mg。添加较高的Zn元素可以提高铸造性能，并在晶内和Mg、Y生成Mg12ZnY相，通过晶界Mg12ZnY相的连通而分散Mg基体的受力，使合金获得较高的力学性能。本发明的高强高导热压铸镁合金经压铸后，室温下合金的导热系数≥100W/(m·K)，屈服强度、抗拉强度以及延伸率分别达到200Mpa以上、300MPa以上以及5.0％以上。导热性能优异，力学性能好，具有很好的综合性能，同时流动性好，易于成型，是适合用于压铸制作通讯电子器件的散热系统轻量化结构的优选材料，相较于目前传统的压铸镁合金材料，具有很好的实际应用价值和明显的竞争优势。

合金中的溶质原子、相界面等均会影响电子的热运动，缩短其运动的平均自由程，对合金的热导率产生显著的负面影响。然而纯镁的强度和塑性较差，又往往需要添加合金元素改善其综合性能，如何平衡镁合金的力学性能与导热性能显得尤为重要。因此，开发具有高强度、高导热，适合压铸成型的镁合金对于扩大镁合金在5G通信、3C及汽车产品等需要高散热领域的应用，具有极其重要的意义。

惠州合智华新材料有限公司做为国内生产优质环保压铸新型合金材料企业之一，年产超过6万吨，公司以多年的研发经验和技术优势，专业致力于高强度、高韧性、高导热以及高强高韧，免热处理铝合金材料。 生产采用国际先进合金冶炼技术，通过德国OBLF 直读光谱仪检测品质、永磁搅拌炉具和全自动铸锭系统生产，质量执行美国ASTM A240标准，符合欧盟环保ROHS 指令要求。 目前在职技术人员15人，其中多为博士，研究生学历，公司技术中心，配备了多台先进的仪器和设备，满足产品研发，性能测试和品质检控等需求。 鑫申与国内知名大学院校和多个科研单位建立了长期的“产学研”战略合作关系，获得多项技术专利成果。 公司设立有国家“千人计划”特聘专家、苏州大学特聘教授 “长海博文”博导为技术顾问，并携手华南理工大学国家金属材料近净成形工程技术研究中心教授，深圳南方科技大学国家千人计划特聘专家，不断研发新型压铸材料及新的生产工艺。

1.纯镁的热导率是158W/(m.K)，本发明的镁合金，在镁中加入的合金化元素种类较少，可以降低合金化元素种类过多而对热导率的负面影响，使镁合金具有较高的热导率。

2.常用的压铸镁合金，比如AZ91和AM60等具有较好的机械性能，但其常温热导率只有53和60W/(m.K)左右，强度也偏低，屈服和抗拉分别只有130MPa和230MPa左右。本发明提出的镁合金，添加较高的Zn元素可以提高铸造性能，并在晶内和Mg、Y生成Mg12ZnY相，通过晶界Mg12ZnY相的连通而分散Mg基体的受力，使合金获得较高的力学性能。

3.Y元素可以起到固溶强化的作用，在晶内主要以Mg2Y和MgY相为主要强化相完成对合金性能的强化，能够有效提高镁合金的强度及塑性变形能力，并提升其导热性能。Y元素固液界面前沿形成强的溶质过冷层抑制初生相生长从而细化晶粒，Y在晶体表面的掺杂原子镶嵌能低于在晶内的掺杂原子镶嵌能，镁合金表面富集Y原子，使得镁合金表面Y的浓度大于合金内部，Y－O(Y2O3)，Mg－O及Mg－O－H间的亲和能均为负数，这些原子间存在亲和力，可以在合金中相互作用。能阻止氧化进一步发生，从而提高合金的耐腐蚀性能。

4.在晶界处形成LPSO相(长周期堆垛有序结构)，LPSO相形成对晶界的钉扎，是镁合金强化的一个有效机制。相比于Ce、La元素，Y在镁基体中的固溶度更高，且其位错运动挣脱Y原子的束缚所需临界应力要远大于Ce、La原子，因此能具有更高的室温强度。

技术咨询